این ماژول با ولتاژ 3.3 تا 5 ولت کار میکند و دارای دو خروجی آنالوگ و دیجیتال است که برای تشخیص مانع بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

کار با این ماژول بسیار آسان و پر کاربرد می باشد. علاوه بر قیمت کم آن طراحی آن با قطعات موجود در بازار و بصورت DIP که به راحتی قابلیت توضیح، آموزش، تغییرات، تعمیرات و درک کارکرد آن بسیار مفید فایده می باشد.

مادون قرمز ( IR ( infrared چیست؟

امواج فروسرخ یا مادون قرمز نوعی از امواج الکترومغناطیسی هستند که بعد از برخورد با جسم موجب گرم شدن آن می‌شود. این امواج دسته‌ای از پرتوهای نامرئی خورشید هستند. به همین سبب وقتی در مقابل نور خورشید قرار می‌گیریم احساس گرما می‌کنیم. این امواج دارای طول موج بیش تر از امواج مرئی و بسامد (فرکانس) کمتر از آن‌ها هستند. به همین دلیل در نمودار طیف الکترومغناطیس بعد از امواج مرئی قرار دارد. این امواج در نمودار بعد از رنگ قرمز در امواج مرئی، که کم‌ترین شکست را نسبت به بقیهٔ رنگ‌ها دارد قرار می‌گیرد. به همین سبب به آن‌ها امواج فروسرخ یا مادون قرمز می‌گویند.

یکی دیگر از سنسور های پر کاربرد در الکترونیک ، سنسور مادون قرمز یا سنسور IR است. این سنسور دارای دو بخش فرستنده و گیرنده می باشد. نحوه عملکرد این سنسور به این شکل است که توسط فرستنده نوری خارج از دید انسان (مادون قرمز) تولید و ارسال می شود و توسط گیرنده این نور دریافت می شود. و با توجه به مقدار و نوع سیگنال فرستنده و گیرنده  عمل خاص ، تشخیص داده می شود. در ادامه با روش کار سنسور مادون قرمز و نحوه استفاده از آن در مدار الکترونیکی با ما همراه باشید.

روش کار سنسور مادون قرمز و نحوه استفاده از آن در مدار الکترونیکی

   شکل ظاهری این سنسور همانند دیود های نورانی (LED) از نوع دیپ (پایه های بلند) می باشد. و معمولا دارای 2 پایه جهت اتصال در برد مدار الکترونیکی می باشند. این قطعه الکترونیکی جزء خانواده دیود به حساب می آیند. و جهت ساخت آنها از نیمه هادی ها استفاده شده است.

شکل فرستنده مادون قرمز و نحوه اتصال آن در مدار الکترونیکی

دیود فرستنده مادون قرمز معمولا در دو اندازه 5 و 3 میلی متر (قطر استوانه شیشه ای) در بازار موجود است . این المان معمولا نسبت به نوع گیرنده رنگ روشن تری دارد. و برای راه اندازی همانند led ها به صورت بایاس مستقیم در مدار سیم بندی می شود. ولتاژ آستانه آن حدود 1.3  الی 1.8 ولت و حداکثر جریان قابل تحمل آن حدود 100 میلی آمپر است. این المان به صورت زیر در مدار الکترونیکی قرار می گیرد. و جهت محاسبه مقدار مقاومت R1 از فرمول زیر استفاده می شود.

R1 = (V – Vf ) / If  

(V =  ولتاژ تغذیه مدار –  Vf = ولتاژ بایاس دیود فرستنده –  If =  جریان مجاز  تغذیه فرستنده )

نکته : نور فرستنده مادون قرمز با چشم غیر مسلح قابل دیدن نمی باشد. اما می توان با استفاده از دوربین موبایل نور آن را مشاهده کرد.

شکل گیرنده مادون قرمز و نحوه اتصال آن در مدار الکترونیکی

ساختار و نوع دیود گیرنده نیز همانند دیود فرستنده می باشد. اما رنگ شیشه آن تیره تر و بر خلاف فرستنده  به صورت بایاس معکوس در مدار متصل می شود. و مقدار مقاومت در مدار زیر میتواند بیشتر از مقدار مقاومت مورد استفاده در مدار فرستنده باشد. وظیفه مقاومت مدار فرستنده کنترل جریان عبوری از فرستنده را بر عهده دارد . اما در مدار گیرنده یک مقاومت پایین کش جهت مشخص کردن سطح ولتاژ است.

نکته خیلی مهم : در مدار بالا در صورتی که جای مقاومت و دیود گیرنده جابجا شود، مقاومت نقش ، مقاومت بالا کش را بر عهده دارد و در زمان نبود نور مادون قرمز بر خلاف مدار بالا که در خروجی صفر ولت بر قرار است. در مدار جدید در این حالت یک منطقی بر قرار می شود. همچنین در زمان وجود نور مادون قرمز وضعیت هر دو عکس هم می شوند.

ماژولی برای تشخیص حرکت بر مبنای نور مادون قرمز ناشی از گرمای موجود در محیط با زاویه 120 درجه

سنسورهای مادون قرمز

سنسور‌هایی که از امواج مادون قرمز برای برای تشخیص رنگ، تشخیص آتش، تشخیص نور، گرما، مانع و …. از آنها استفاده می‌شود.

گیرنده‌های IR نوعی دیود هستند که مقاوت آن‌ها با میزان اشعه مادون قرمز تغییر می‌کند به این صورت که در هنگام دریافت اشعه مادون قرمز ، مقاومت آن‌ها افزایش یافته و لتاژ خروجی کمتری ایجاد می‌کنند و بلعکس. نور مادون قرمز در مقابل اشیای سفید دارای بازتاب بیشتر و در مقایل اشیا کدر دارای بازتاب کمتری می‌باشند.

ماژول مادون قرمز

ماژول NSE-IRMD دارای یک عدد فرستنده گیرنده مادون قرمز  TCRT5000 می‌باشد. در این ماژول از یک عدد آی سی LM358 به عنوان Comparator (وسیله‌ای است که دو ولتاژ یا جریان الکتریکی را با هم مقایسه می‌کند و خروجی خود را مطابق با اینکه کدامیک بیشتر است تغییر می‌دهد. از مقایسه‌ کننده آنالوگ در مداراتی مانند مبدل سیگنال‌های آنالوگ به دیجیتال استفاده می‌شود). ولتاژ کاری این سنسور ۳٫۳ ولت تا ۵ ولت می‌باشد و دارای یک عدد خروجی دیجیتال و یک عدد خروجی آنالوگ می‌باشد.

Download “Code IR_SENSOR_MODULE” Code_IR_SENSOR_MODULE.ino – 2 بار دانلود شده است – 453 بایت

کاربرد‌های امواج مادون قرمز

از این امواج در بسیاری ار ریموت‌های تلویزیون ها ، در تلفن همراه برای تبادل اطلاعات مانند عکس و فیلم ، در فیزیوتراپی جهت درمان بسیاری از بیماریها و کنترل درد ، ابزار‌های دید در شب بسیار از تجهیزات الکترونیکی و رباتیکی کاربرد دارد .

سیستم نورپردازی هوشمند

در های اتوماتیک

ساخت دزد گیر و وسایل امنیتی

اتوماسیتون صنعتی و …